Расшифровка «черного ящика»: как работает мозг профессионального автогонщика

Аватар пользователя Larisa Zolotova
Автогонщица РСКГ Наталья Гольцова с прибором, регистрирующим активность головного мозга.
Автогонщик РСКГ Максим Чернев с установленными датчиками.
Высушивание датчиков в условиях гоночного паддока.

Трудно поспорить с тем, что автоспорт является одним из самых высокотехнологичных видов спорта в мире. Новейшие технологии применяются в конструировании гоночных автомобилей начиная с гоночных двигателей и заканчивая аэродинамическими элементами кузова. Кроме того, наблюдается массовое стремление к использованию технологий для анализа поведения автомобиля и ошибок в его пилотировании, все большее количество команд даже в рамках отечественного автоспорта обзаводятся системами сбора данных. Однако, такая технологичная уникальность автоспорта является и его мировой проблемой: болельщикам все менее интересно следить за борьбой в автогонках. Это касается даже «королевских гонок». По официальному опросу болельщиков только 10% опрошенных считают современную Формулу-1интереснее той, что была 10 лет назад. Одной из причин называют значительное смещение фокуса внимания с пилота на автомобиль, а ведь именно работа автогонщиков и их борьба с собой и друг с другом в условиях огромного риска придает гонкам не сравнимую ни с чем притягательность. Более того, при тренировке как начинающих, так и опытных пилотов, тренер только по пилотажу может оценить состояние своего подопечного, хотя в условиях возрастающей конкуренции новые методы наблюдения за спортсменами и анализа их действий просто необходимы. Решение может предложить наука на стыке биологии и инженерии.
Все мы прекрасно знаем про системы сбора данных о системах и узлах автомобиля. Чаще всего такие системы называют гоночной телеметрией. Почему нельзя разработать систему для анализа состояния пилота? Именно такой задачей занимается сколковская компания «НейроДрайв» совместно с группой спортивной и клинической психофизиологии биологического факультета МГУ. Необходимо, чтобы система собирала в режиме реального времени данные о состоянии пилота, которые бы отражали уровень концентрации внимания, активацию нервных центров и степень автоматизации навыков, что дало бы дополнительную информацию командам и тренерам. В середине июля на тренировках «Гонки звезд», которую ежегодно проводит журнал «За рулем», а также на этапе РСКГ на Смоленском кольце были проведены тесты оборудования, которое позволяет зарегистрировать и проанализировать активность головного мозга. Работа в паддоке имеет свои сложности, особенно для ученых-биологов. Итак, как это было…
Оказалось, что в условиях тренировок работать с пилотами достаточно трудно. Во-первых, приходилось подстраиваться под расписание заездов. При этом на Смоленском кольце сессии для разных классов были отставлены друг от друга на 15 минут, поэтому сняв оборудование с одного пилота, нужно было со спринтерской скоростью добежать до другого моторхоума и за 10 минут снарядить датчиками пилота другого класса. Во-вторых, когда ты работаешь в гоночной команде, надо учитывать ее цели для каждого выезда на трек, а также соблюдать командный график. К слову в Смоленске таких графиков пришлось соблюдать 5 штук. Не в каждый выезд команды можно было устанавливать датчики: если, например, перед гонщиком стояла ответственная задача проехать в квалификационном темпе на новой резине, оборудование не устанавливалось. Установка оборудования на автогонщика было еще одним испытанием как для исследователя, так и для самого пилота. Сначала необходимо было установить датчики. Это плоские электроды, встроенные в шапочку со специальными гнездами. Под каждый электрод заливали специальный электропроводный гель для того, чтобы соединить поверхность кожи головы и сам электрод. Сверху надевалась вся гоночная экипировка: подшлемник и шлем с HANS (система защиты шеи и головы). На шлем крепился сам прибор, электроэнцефалограф, который непосредственно регистрировал активность головного мозга, движение глаз и напряжение мышцы лба. Активность головного мозга, в нашем случае представленная электроэнцефалограммой, позволяет оценить уровень концентрации внимания, активации нервной системы и автоматизации навыков. Лобная мышца отражает общий мышечный тонус и, соответственно, общее напряжение, которое испытывает пилот.
Надо сказать, что регистрация нейрофизиологических показателей в условиях гоночного заезда являются для нейробиологов настоящим испытанием: существует множество артефактов, которые норовят «испортить» картину мозговой активности. Причины могут быть разные: электрические приборы и сеть, собственная электрическая активность мышц, качания проводов. От последнего артефакта избавлялись приклеиванием проводов к шлему подручными средствами. Как шутят на кафедре Высшей нервной деятельности о прототипах «looks very scientific». Именно так эта конструкция и выглядела, на то он и прототип. Наш маленький и очень легкий приборчик честно проработал все 7 заездов, позволив получить очень качественные данные, которые дальше будут проанализированы вместе с видео прохождения трассы и гоночной телеметрией. Энцефалограф писал данные на карту памяти, что позволило избежать размещения дополнительных элементов системы в гоночном автомобиле, связанных со шлемом пилота проводами. Необходимо отметить, что это является очень опасным, так как увеличивает время покидания пилотом гоночного автомобиля в случае возгорания. Кроме безопасности системы также необходимо, чтобы она была удобной и никак не мешала пилоту. Регистрация нейрофизиологических показателей на «Гонке звезд» и РСКГ позволило добиться того, что во время пилотирования автомобиля система пилотами перестала замечаться вовсе.
В целом, работа в таких «полевых» условиях позволила немного пересмотреть отношение к проведению нейробиологических исследований. Раньше в подобных исследованиях в лаборатории отсутствие в ней водопровода расценивалось как большое препятствие, делающей работу в комнате как минимум затруднительной. Но паддок есть паддок. Мытье датчиков прекрасно осуществлялось с помощью садового шланга, а их сушка проходила под палаточными крышами моторхоумов. К сожалению, ввиду дождливого лета в этом году регистрация нейрофизиологических показателей оказалась затруднительной для автомобилей форул из-за того, что плата регистрирующего прибора пока не защищена от воды, поэтому пока пришлось ограничиться кузовными сериями классов Туринг, Супер-продакшн, Mitjets, Национальный и Легенды. Однако, все впереди.
Гоночный сезон в России подходит к концу, но он позволил получить ценную информацию о нейрофизиологическом состоянии пилота. В зимний перерыв планируется обработать полученные данные, провести некоторые исследования в лаборатории, а также поработать в реальных условиях, ведь впереди нас ждут захватывающие зимние трековые автогонки. Надеюсь, что через некоторое время мы сможем следить за состоянием пилота как минимум в том же объеме, в котором гоночные инженеры наблюдают за состоянием автомобиля. Кроме того, поставлена весьма амбициозная научная задача: понять, как в гоночных условиях функционирует нервная система, и что же особенного в работе головного мозга делает автогонщика чемпионом.

Дарья Жигульская, лето 2017 г

Яндекс.Метрика